用虚拟仪器技术提高热分析仪信号处理的新方法

　　1 引言

　　1.1 热分析仪的用途及发展前景

　　近年来，热分析法在新材料的研究和制备中发挥着越来越重要的作用，具有很大的应用潜力。该项技术的应用几乎遍及材料研究的各个领域。对于有机材料，尤其是对聚合物的热分解、热降解过程的研究具有重要意义。在各种无机材料中，像硅酸盐和粉末冶金材料的生产中，热处理往往是必不可少的工艺。

　　热分析技术是在温度程序控制下研究材料的各种转变和反应，如脱水、结晶-熔融、蒸发、相变等，以及各种无机材料的热分解过程和反应动力学问题等，是一种十分重要的分析测试方法。由于发展前景广阔，热分析仪应运而生，广泛用于材料、医药、冶金、矿物、生物等领域的研究，以及工矿产品的质量监控和商品检验等。核心是运用热分析技术研究物质在受热和冷却时产生的物理和化学的变迁速率和温度及所涉及的能量和质量变化。为了提高热分析仪输出曲线的质量，本研究以虚拟仪器编程语言 labview 为开发平台，在原有基础上进行改进。

　　1.2 虚拟仪器的构成及其分类

　　(1)虚拟仪器硬件

　　1)计算机。一般为一台 PC 或者工作站，是硬件平台的核心。

　　2)I/O 接口设备。主要完成被测输入信号的采集、放大、模/数转换。不同的总线有其相应的 I/O 接口硬件设备，如利用 PC 总线的数据采集卡/板 (DAQ)、GPIB总线仪器、VXI 总线仪器模块、串口总线仪器等。

　　(2)虚拟仪器的软件

　　1)文本式编程语言，如 Visual C++，Visual Basic，LabWindows/CVI。

　　2)图形化编程语言，如 LabVIEW，HPVEE。这些软件开发工具为用户设计虚拟仪器应用软件提供了良好的开发环境。

        2 消除噪声影响的方法

　　2.1 存在的问题

　　热分析仪中产生的噪声包括电阻损耗产生的热噪声、电流流动产生的散弹噪声，以及晶体管的散粒噪声等。由于噪声的存在，影响了热分析仪输出曲线的清晰度和准确度，必须加以处理，以提高图像的分析精度。

　　采集信号中包含的畸变数据通常可分为 3 类：

　　(1)缺失值：这类畸变数据在数值上表现为空值 0;

　　(2)极大极小值：这类数据在数值上表现为突然显著超出相邻数据值，或突然显著低于相邻数据值;

　　(3)负荷毛刺：这类异常数据在数值上表现为在相邻时段数据间的突然增大或减小。有突变幅度大小之分，极大极小值属于突变幅度过大的毛刺。

　　2.2 解决方案

　　(1)剔点处理